JPS59110175A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、太陽電池の製造方法に関するものであり、特
にリフトオフ法を利用して電極を形成する工程を有する
太陽電池の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕従来、太陽元金
光電変換する目的には、シリコン単結晶等を素材とする
第１図に示すような形状の太陽電池が実用化されている
。例えば厚さ０．２〜０．４＋ｎ＋ｎの２世シリコン単
結晶基板（１）の表面０．２〜０．６μｍの深さに熱拡
散等の方法によｐｎ＋拡散層（２）が設けられ、前記ｎ
＋Ｅ散層（２）に光がちたるように格子状電極（３）、
裏面のＰ型シリコン単結晶ウニ・・−に全面にわたり裏
面電極（４）が形成されている。以上の例ではＰ型シリ
コンの上にｎ層が設けられているがｎ型のシリコンの上
にＰ層を設けた構造でも同等の特性が得られる。この構
成の太陽電池に於ては、最近、短波長の光に対する感度
向上の目的から拡散層を浅くする方向にあるが、拡散層
が浅いと拡散層の横方向の電気抵抗が高くなり直列抵抗
の効果が入ってエネルギー変換効率を低下させてしまう
。この改善の為に表面の格子状電極をフォトエツチング
によシ微細加工することが行われている。また、空気中
からシリコン表面に光が入射するときに表面で光の一部
が反射され、その割合はシリコンの屈折率をｎとすると
（ｎ−ｉ）”／（ｎ＋１）となりｎ＝３．７とおくとお
およそ０．３となる。

この為にシリコンの表面を空気とシリコンとの中間の屈
折率をもつ一酸化シリコン、二酸化シリコン、弗化マグ
ネシウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ
、五酸化タンタル、二酸化チタン等の光吸収の少ない反
射防止膜でおおうと、この損失は半分以下におさえられ
る為、広く反射防止膜（５）が用いられている。

太陽電池の用途として最近、電灯や螢光打丁でも動作可
能な低消費電力の集積回路と受動部品を塔載した太陽電
池付の電卓やラジオが商品化されている。この為にはウ
ェハーから細かいチップを切り出すことになり、電極の
微細パターンや反射防止膜と電極との工程的な連繋は従
来の宇宙用や電力発電用同様問題となる。

すなわち、これらの場合には光の強度が弱い為、電流が
小さく、直列抵抗の大ｌトは、それ程特性に影響を及ぼ
さない。この為、各太陽電池チップに微小面積の電極を
、それもそれ程厚くしないで形成すればよい。多数のチ
ップをバターニングし次ウェハーに均一にかつ効果的な
構成の電極を形成することが肝要である。同時に電極の
無い部分は入射光量を増す為に、この場合も当然、反射
防止膜を形成する必要がある。

以上、一般に太陽電池には、光入射面側にパターン状の
電極及び反射防止膜が形成されている。

製造上、この両者の形成順序が肝要である。特に、最近
電極パターンが微細化してくるとレジストを用いたフォ
トエツチング法による電極形成が欠かせなく、反射防止
膜の形成工程との適合性が問題となる。すなわち、最近
では反射防止膜を低コスト工程で形成すべく、従来の蒸
着やスパッタリングによる方法から、スピンコード、デ
ィッピング。

スプレー法等の溶液塗布法によるものが広く用いられる
ようになってきた。こうした溶液塗布・焼成による方法
は均一な膜を全面に渡って形成する為には表面が平滑で
ある必要がある。即ち、格子状の電極パターンの凸凹が
既に形成された状態では溶液塗布法による反射防止膜の
形成は不可能であり、電極を形成する前に反射防止膜を
形成しておかなければならないことになる。そこでまず
、反射防止膜を形成したあと格子状電極となる部分を溝
状にエツチングし、更に、全面に導電性被膜全形成した
あと、反射防止膜上の導電性被膜をエツチングする。と
ころが導電性被膜は、シリコンとの密着性、オーミック
性、電気化学的安定性の踏面から通常會そのシリコンと
接する部分にチタン、次いで白金又はパラジウムの層を
形成する。

これらのエツチングには硝酸や弗酸が用いられる為、電
極のエツチング時に下層の反射防止膜の一部までエツチ
ングしたり　　させてしまうことがちシ問題であった。

また電卓やラジオ等の民生用機器の電源として用いる場
合には前述のように電極厚みをそれ程厚くする必要がな
い為、電力用。

宇宙用の太陽電池に用いられているような半田盛ｐ、厚
膜ペースト印刷の必要はなく、蒸着、メッキあるいはこ
れらの混成により電極形成する場合にも比較的薄くてよ
い、従来の電力用に開発された電池用の電極形成工程を
そのまま用いることは、工程コスト的に問題があり、民
生用電池の要求に合致した電極形成方法が望まれていた
。更に民生用機器用に供する太陽電池は小型化される為
、工程の最終にシリコン基板の分割が必要となるが、従
来のように裏面に電極金属層が形成されている場合には
、表側のみならず裏面も保護しながら分割ラインをエツ
チングする必要があった。即ち、シリコン基板分割の為
のエツチングの為には　酸と硝酸を主とした混酸を用い
る為表面に露出した電極１反射防止膜はすべておおいつ
くさなければならなく、非常に繁雑な工程となっていた
。

〔発明の目的〕

本発明はかかる欠点に鑑みなされたもので、導電性被膜
をバターニングする際、直接該被膜をエツチングせず、
下部に前もって形成しであるところのレジストパターン
を除去することにより不要部分の導電性被膜をリフトオ
フしてパターン状電極とし、また、裏面に電極金属層を
形成しないことにより、エツチング法によシ基板を複数
個に分割する際に裏面の保護がいらない為簡単に分割で
きるようにした工程的に信頼性の高い、高効率の太陽電
池の製造方法全提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明はシリコン半導体基板に接合を形成する工程と、
前記半導体基板の第１の面の少くとも一部に反射防止膜
を形成する工程と、前記反射防止膜上にほぼ電極形状に
抜いたレジストパターンを形成する工程と、前記レジス
トパターンにほぼ電極形状に抜いた形状に対応するよう
に前記反射防止膜をエツチング除去する工程と、前記レ
ジストパターン及び前記エツチング除去により露出し念
半導体基板上に多層の導電性膜を形成する工程と、前記
レジストをリフトオフして導電性膜を前記電極形状に形
成する工程と、前記半導体基板をエツチング法により複
数個に分割する工程とを備えたことを特徴とする太陽電
池の製造方法である。

〔発明の実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。第
２図は、方位（１１１）　、厚さ３００μ、比抵抗１胎
のＣＺ法によシ製造されたＰ型シリコン単結晶ウェハ基
板Ｃ２ｉ用いて形成した太陽電池の工程断面図である。

まず、洗浄後拡散炉中で窒素及び酸素の混合キャリアガ
スによｔ）　ＰＯＣｌｓ　ｋソースとしてリンをデポジ
ションする。このときの炉温度は８７５℃とし２０分間
デポジションを行うと０．３μの接合深さにｎ層が形成
される。次に弗酸水溶液によシ表面酸化層を、混酸（弗
酸：硝酸：酢酸＝１：４：３）にて裏面の拡散層を除去
する。

裏ｍＰｆＷｔ（２’Ｎｒアルミペースト（エンゲルノー
−）Ａ−３４８４）の印刷、それにつづいての焼成によ
り形成する。アルミペーストのかわりにアルミニウムの
蒸着膜やスパッタ膜を用いてもよい。焼成は８３０℃２
分間酸化性雰囲気中で行うことによシＢＳＦと呼ばれる
裏面電場効果をもたせ、開放電圧を大きくしたり、暗電
流を減少させて変換効率を向上させることができる。ま
た、このようにシリコン中にアルミニウムがドープされ
た層を裏面に形成することによシ、民生用機器等低電流
密度で使用するものについては、従来の電力用太陽電池
の如き、裏側電極をシリコン基板上に密着的に形成する
必要がない。

即ち、これは我々の発見であシアルミニウムの高濃度層
が使用状態によっては充分な集電効果を有することがわ
かった為、本発明では裏面電極の形成を行っていないも
のである。続いて裏面の余分なアルミナをエツチングし
た後、表側全面に反射防止膜Ｑ■として電子ビーム蒸着
法により酸化チタン膜’、ｒ５００Ａ形成する。付着強
度を増す為に基板温度を３００℃とし、膜の透明性を保
持する為に、蒸着中に酸素ガスｅｌＸ１０　　Ｔｏｒｒ
導入して形成した。次に、Ａｚ／３５０ｊ（シブレイ）
ポジレジスト（財）全２ｏｏｏｒ、ｐ−ｍでスピンコー
ドした後、最小線幅１０μの微細電極パターンを露光・
現像し、格子状電極状にレジストヲ除去し、弗酸にて酸
化チタン膜を除去する。ひきつづき真空蒸着法により、
全面に導電性被膜（２５ｉとして、チタン８００Ａ　、
パラジウム４００Ａ　、銀２００ＯＡを形成する。この
ときの基板温度はレジストの変質を防止しながら、最も
密着性のよい温度として、この場合１７０℃とした。

続いてアセトン中で１５秒間超音波洗浄すると、レジス
トはきれいに除去され、チタン及びこれに積層されたパ
ラジウム及び銀の格子状電析パターンが形成された。続
いて再びレジ７）　（２６）　’（ｒ塗布しスクライブ
ライン（５）を露出させるようバターニングする。スク
ライブライン以外をレジストで保護し、スクライブライ
ン部を混酸でエツチングする。

この時に、裏面は金属層がないのでレジスト等で保護す
る必要がない。スクライプラインを、接合部の深さ以上
に約１〜２μ以上エツチングし、その後、スクライバ−
によシ、カッティングライン（ハ）を入れ、ダイシング
にょシチップに分離する８しシスト剥離後、チップに分
割する時にも裏面に金属電極がない為、ブレードやカッ
ターの歯こぼれ、チップの破損等がなく歩溜りよく生産
ができる。

絶縁体上に銅で電極パターニングした基板上にチップ金
銀エポキシ系接着剤で固定、導通をとる。

更に上部の電極と基板上のパターンヲリード線のボンデ
ィングにより結合すると民生機器用太陽電池電源モジュ
ールが完成する。素子面積０．８４ｃＪのチップ１０素
子直列にしたモジュールは２０（Ｍｘ白白色光光灯照射
下開放電圧３．５Ｖ　、短絡光電流２１μＡ。

の良好な特性を示し、電卓用回路を充分に駆動し液晶に
よる表示も良好に行えた。

以上本発明によれば、従来、印刷、メッキ、半田浸漬、
蒸着等によジ繁雑な作業となっていた民生用太陽電池の
電極工程を簡潔にでき、電力用として既に耐環境に実績
のある材料（例えばチタン。

パラジウム、銀あるいはチタン、白金、銀あるいは、モ
リブデン、パラジウム、銀等）の使用が可能であり、基
板裏面に電極層を被着形成する必要がないところから工
程的に短縮され、また、チップ分割工程が歩溜りよく容
易に行えるように々す、信頼性にも優れた太陽電池全提
供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の太陽電池セルの部分断面図、第２図は本
発明の一実施例を示す工程断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　シリコン半導体基板に接合を形成する工程と
   、前記半導体基板上の第１の面の少くとも一部に反射防
   止膜を形成する工程と、前記反射防止膜上にほぼ電極形
   状に抜いたレジストパターンを形成する工程と、前記は
   ぼ電極形状に抜いた形状に対応するように前記反射防止
   膜をエツチング除去する工程と、前記レジストパターン
   及び前記エツチング除去により露出した半導体基板上に
   多層の導電性膜を形成する工程と、前記レジストをリフ
   トオフして導電性膜を前記電極形状に形成する工程と、
   前記半導体基板をエツチング法により複数個に分割する
   工程とを備えたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
2. （２）導電性膜がチタン、パラジウム、銀の３層または
   チタン、白金、銀の３層よりなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の太陽電池の製造方法。
3. （３）反射防止膜がチタン酸化物、またはタンタル酸化
   物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   太陽電池の製造方法。